TUGAS AKHIR - RC 091380
PERENCANAAN JEMBATAN PRATEKAN PADA SIMPANG SUSUN AKSES TOL SURABAYA-MOJOKERTO DI SISI MOJOKERTO DENGAN BALOK MENERUS I GIRDER DESIGN OF PRESTRESS BRIDGE OF INTERSECTION ACCESS HIGHWAY SURABAYA –MOJOKERTO AT MOJOKERTO WITH CONTINOUS BEAM I GIRDER
ACHMAD FITRONI CHILMI NRP 3105 100 053 Dosen Pembimbing : Prof.Dr.Ir. I.G.P Raka, M.Sc Dr.Techn. Pujo Aji, ST,.MT
JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010
0
PERENCANAAN JEMBATAN PRATEKAN PADA SIMPANG SUSUN AKSES TOL SURABAYA-MOJOKERTO DI SISI MOJOKERTO DENGAN BALOK MENERUS I GIRDER Nama Mahasiswa NRP Jurusan Dosen Pembimbing
: Achmad Fitroni Chilmi : 3105 100 053 : Teknik Sipil FTSP-ITS : Prof.Dr.Ir. I.G.P Raka, M.Sc Dr.Techn. Pujo Aji, ST,.MT. ABSTRAK
Dalam tugas akhir ini dilakukan perencanaan jembatan pada akses tol Surabaya-Mojokerto disisi Mojokerto dengan I girder sebagai struktur utamanya. Panjang sungai yang menjadi rintangan ini mencapai 80 meter. Lebar jembatan yang direncanakan 2 lajur 1 arah, dengan lebar per arah 3,5 meter. Disisi kanan kiri jalan terdapat concrete barrier dengan lebar 0,6 meter. Perencanaan ini dimulai dengan pengumpulan data-data teknis yang diperlukan dalam perencanaan. Kemudian dilanjutkan dengan penjelasan mengenai latar belakang pemilihan jembatan, perumusan tujuan perencanaan, pembahasan, dan dasar-dasar perencanaan yang mengacu pada peraturan perencanaan jembatan RSNI T-022005, SNI T-12-2004, dan ASTM A-416. setelah itu barulah dilakukan preliminary design dengan menentukan dimensi-dimensi utama jembatan. Pada tahap awal perencanaan dilakukan perhitungan terhadap struktur sekunder jembatan seperti : pagar pembatas dan lantai kendaraan yang nantinya akan digunakan untuk analisa beban yang terjadi. Analisa beban yang terjadi seperti : analisa berat sendiri, beban mati tambahan, beban lalu lintas, dan analisa pengaruh waktu seperti creep dan kehilangan gaya prategang. Kemudian dari hasil analisa tersebut dilakukan kontrol tegangan yang terjadi pada struktur. Tahap yang terakhir dari perencanaan ini adalah perencanaan perletakan. Akhir dari perencanaan ini adalah didapat bentuk dan dimensi penampang I girder yang mampu menahan beban-beban yang bekerja pada jembatan, sehingga didapat suatu struktur jembatan yang aman. Kata kunci : Jembatan Akses tol, I Girder, Prategang. untuk sisi mojokerto belum ada perencanaan yang pasti. Dalam perencanaan jalan tol SurabayaMojokerto di sisi mojokerto akan direncanakan jembatan simpang susun yang berfungsi sebagai akses tol. Jembatan akses tol ini nantinya berfungsi sebagai jalur perlintasan kendaraan bermotor roda empat atau lebih dengan 2 lajur 1 arah. Lebar jembatan akses tol yang direncanakan 9 meter. Hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan jembatan akses tol ini adalah menentukan jenis jembatan yang akan dibangun. Sehingga dibutuhkan kemampuan perencanaan yang benarbenar matang di bidang rekayasa. Dalam perencanaan jembatan ini ada dua pilihan yang dapat digunakan dalam perencanaanya yaitu jembatan baja dan jembatan beton pratekan. Tetapi yang digunakan dalam perencanaan jembatan akses tol ini adalah jembatan beton pratekan, karena beton sudah banyak dikenal di dunia konstruksi, karena selain perawatannya yang mudah beton juga dapat menahan beban yang cukup besar bila dibandingkan dengan material lainnya. Seiring dengan kemajuan teknologi dunia konstruksi terus berupaya menciptakan suatu struktur yang kuat dan dapat menekan biaya serta tanpa mengabaikan unsur biaya, mutu, waktu. Dewasa ini telah dikenal beton pratekan, yakni beton yang diberi penekanan terlebih dahulu
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Transportasi merupakan salah satu sarana yang digunakan oleh manusia dalam melakukan berbagai interaksi. Mengingat pentingnya peran sarana transportasi dalam kehidupan manusia maka diperlukan sarana penunjang transportasi yang baik diantaranya adalah jalan dan jembatan. Seiring dengan perkembangan jaman, saat ini Surabaya telah menjadi kota metropolitan kedua setelah Jakarta. Sehingga kebutuhan mobilitas di kota Surabaya dan sekitarnya pun semakin meningkat sehingga dibutuhkan sarana transportasi yang memadai untuk mengalihkan volume lalu lintas yang kian padat di jalan kabupaten tersebut seperti, jalan tol dan jalan rel. . Contohnya seperti Surabaya dengan Mojokerto. Sarana transportasi yang sudah ada saat ini yaitu jalan kabupaten dan jalan rel. Untuk itu dibutuhkan perencanaan jalan tol antara SurabayaMojokerto. Apabila jalan tol tersebut telah terencana, maka akan memperlancar mobilitas antara Surabaya-Mojokerto sama seperti dengan kota-kota lainnya. Sampai saat ini baru di sisi Surabaya saja yang sudah terencana. Sedangkan
1
3.
Teknik pelaksanaan dibahas hanya secara umum. 1.4 Tujuan Adapun tujuan utama yang ingin dicapai, yaitu dapat merencanakan sebuah jembatan batang menerus dengan tiga tumpuan yang sesuai dengan SNI T-12-2004 dan RSNI T-02-2005 1.5 Manfaat Adapun manfaat dari tugas akhir ini yaitu : Terhubungnya akses jalan tol disisi Mojokerto yang melewati rintangan sungai dengan jembatan I girder prestressed dengan system batang menerus. 1.6 Lokasi Adapun lokasi yang akan dijadikan tempat studi adalah sebagai berikut :
melalui proses stressing sebelum dibebani. Ternyata teknik tersebut cukup efektif karena selain beton dapat memikul beban yang lebih besar dari sebelumnya dan dapat memperkecil berat sendirinya dan ukuran penampangnya. Hal ini jelas sangat menguntungkan dunia konstruksi karena volume bahan dapat dikurangi sehingga berat profil menjadi lebih ringan dan beban struktur atas yang dipikulkan ke pondasi juga menjadi lebih kecil. Pada jembatan akses tol ini menggunakan struktur beton pratekan tipe I statis tak tentu. Struktur beton pratekan lebih ekonomis, karena pada beban dan bentang yang sama dapat digunakan profil girder yang lebih kecil. Hal ini karena pada beton pratekan memanfaatkan momen sekunder akibat gaya prategang untuk mengimbangi momen yang ditimbulkan akibat beban luar. Penggunaan struktur statis tak tentu digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibanding struktur statis tertentu. Kelebihan tersebut diantaranya adalah momen lentur yang dihasilkan lebih kecil sehingga defleksinya berkurang dan penampang juga jauh lebih kecil. Penggunaan profil I Girder karena dianggap mudah dalam proses pembuatan dan pelaksanaan di lapangan. Jadi pemilihan alternatif struktur bagian atas jembatan tol tersebut dengan menggunakan beton pratekan I statis tak tentu karena dianggap lebih efisien dan mudah dalam pelaksanaannya di lapangan. I.2 Permasalahan Merujuk pada latar belakang yang telah diuraikan sebelumnya, permasalahan yang dapat dikemukakan : 1. Bagaimana menentukan skema pembebanan terhadap struktur jembatan ? 2. Bagaimana analisa perhitungan kekuatan profil untuk menahan gaya-gaya yang bekerja ? 3. Bagaimana menganalisa kehilangan gaya prategang yang terjadi pada balok I girder prestressed ? 4. Bagimana mengontrol desain balok pratekan tipe I terhadap kekuatan dan kestabilan struktur ? 5. Bagaimana menuangkan hasil desain dan analisa ke dalam bentuk gambar teknik ? 6. Bagaimana dengan metode pelaksanaan dari I girder prestressed dengan system balok menerus? 7. 1.3 Batasan masalah Lingkup bahasan dan pengerjaan dibatasi pada : 1. Jembatan yang diperhitungkan bangunan atas (struktur primer dan sekunder) dan bawah. 2. Tidak merencanakan tebal perkerasan dan design jalan pendekat jembatan.
Gambar 1.1 Lokasi Proyek BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jembatan 2.1.1 Umum Jembatan adalah bagian jalan yang berfungsi untuk menghubungkan antara dua jalan yang terpisah karena suatu rintangan seperti sungai, lembah, laut, jalan raya, dan rel kereta api. Jembatan sangat vital fungsinya terhadap kehidupan manusia, dan mempunyai arti penting bagi setiap orang. Akan tetapi tingkat kepentingannya tidak sama bagi tiap orang, sehingga akan menjadi suatu bahan studi yang menarik (Bambang supriyadi,2007) 2.1.2 Tipe Jembatan Konstruksi jembatan busur. Konstruksi jembatan perletakan sederhana Konstruksi jembatan baja. Konstruksi jembatan cable stayed Konstruksi jembatan beton prategang. Konstruksi jembatan balok menerus. Konstruksi jembatan gantung. Konstruksi jembatan Box Girder.
2
Aksi ini terbagi beberapa kelompok menurut sumber, yaitu : 1. Beban Lalu-lintas : • Beban Lajur D • Beban Truk T • Gaya Rem • Beban Tumbukan 2. Aksi Lingkungan • Beban Angin • Pengaruh Gempa • Pengaruh Temperatur • Tekanan Hidrostatis dan Gaya Apung • Aliran Air, Benda Hanyutan • Penurunan 3. AksiAksi-aksi lainnya • Gesekan pada Perletakan • Pengaruh Getaran • Beban pelaksanaan
2.1.3 Pemilihan Tipe Jembatan Aspek-aspek pemilihan tipe jembatan ( Arie Irianto dan Reza Febriano, 2008) : Kekuatan dan stabilitas struktur. Ekonomis. Kenyamanan. Durabilitas ( keawetan dan kelayakan jangka panjang). Hemat pemeliharaan. Estetika. Dampak lingkungan pada tingkat yang wajar/minimal. Kemudahan dan kecepatan pelaksanaan Bentang (m) Tipe Jembatan 5-25 Gelagar 15-40 Gelagar Prestressed I 30-60 Gelagar Box Prismatic Section 60-200 Box Free Cantilever 50-250 Pelengkung 40-400 Rangka 100-250 Cable-Stayed 100-2000 Gantung 1500-3500 Hybrid ( Gantung plus Cable-Stayed) Tabel 2.1 Tabel type jembatan
2.5 Beton Prategang Beton pratekan adalah beton yang mengalami tegangan internal dengan besar (akibat stressing) dan distribusi sedemikian rupa sehingga dapat mengimbangi sampai batas tertentu tegangan yang terjadi akibat beban eksternal. (T.Y Lin). 2.5.1 Jenis Beton Prategang Sistem Pratarik ( Pretension ). Metode sistem prategang dimana tendontendon ditarik sebelum beton di cor. Sistem Pascatarik ( Posttension). Sistem prategang dimana kabel ditarik setelah beton mengeras. Metode ini dapat dipakai pada elemen-elemen baik beton pracetak(precast) atau beton yang dicetak di tempat (cast in situ).
2.2 Peraturan Desain Struktur Jembatan 1. Standard Pembebanan untuk jembatan, RSNI 2005 Bina Marga Dep. PU. 2. Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan, SNI T-12-2004 Badan Standardisasi Nasional 3. Spesifikasi ASTM A-416 2.3 Sifat dan Karakteristik Baja prategang Di dalam perencanaan (konstruksi), kita perlu mengetahui sifat – sifat material yang akan digunakan (baja), sehingga dapat dihasilkan perencanaan yang optimum
2.5.2 Gaya Prategang F=T=
MT 0 ,65h
Dimana : MT = Momen total. h = tinggi balok.
2.4 Spesifikasi Pembebanan Pada Struktur Utama Jembatan Turunnya curah hujan pada suatu areal lahan a. Aksi Tetap Aksi yang bekerja sepanjang waktu dan bersumber pada sifat bahan jembatan, cara jembatan dibangun dan bangunan lain yang mungkin menempel pada jembatan. Yang termasuk aksi ini adalah : • Beban sendiri • Beban mati • Pengaruh prategang • Pengaruh susut dan rangkak • Tekanan tanah b. Aksi Transient Aksi ini bekerja dengan waktu yang pendek, walaupun mungkin terjadi seringkali.
2.5.3 Metode Sistem Prategang Sistem Pratarik ( Pretension ), metode sistem prategang dimana strand ditarik sebelum beton di cor. Sistem Pascatarik ( Posttension), Sistem prategang dimana strand ditarik setelah beton mengeras. Metode ini dapat dipakai pada elemen-elemen baik beton pracetak(precast) atau beton yang dicetak di tempat (cast in situ). 2.5.4 Kehilangan Gaya Prategang Kehilangan gaya prategang dapat disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya (Edward G.Nawy) : - Perpendekan elastis beton.
3
-
Desain jembatan menggunakan struktur beton prategang sebagai struktur utamanya dengan bentang 2x40 meter.
Rangkak. Susut. Relaksasi tendon. Friksi. Pengangkeran.
3.3 Perencanaa Struktur Atas Jembatan 3.3.1 Pelat Lantai Kendaraan Beban yang digunakan dalam perencanaan lantai kendaraan, antara lain : Beban lajur ”D” Beban truk “T” = 100 kN. Sedangkan untuk faktor beban dinamis (DLA) untuk pembebanan truk = 0,3 Tebal aspal (d4) ≥ 5-8 Dipakai tebal aspal (d4) = 7 cm. Tebal pelat beton (d3) Persyaratan : d3 ≥ 200 mm d3 ≥ 100 + 40 (b1) mm Faktor beban yang digunakan dalam perencanaan ini mengacu pada peraturan RSNI T-02-2005 Faktor beban berat sendiri KuMS (beton pracetak)= 1,2 (RSNI T-02-2005 pasal 5.2). 5 Faktor beban KuTT (muatan Truk) = 1,8 (RSNI T-02-2005 pasal 6.4). a. Perhitungan Momen Arah Melintang (Mx) Akibat beban mati Akibat beban hidup b. Penulangan Pada Arah Melintang
BAB III METODOLOGI 3.1 Flowchart pengerjaan Tugas Akhir Berikut adalah diagram alir dari pengerjaan tugas akhir ini : Start PENGUMPULAN DATA PERENCANAAN dan STUDI LITERATUR DESAIN AWAL
JEMBATAN PERENCANAAN STRUKTUR ATAS
PERENCANAAN STRUKTUR BAWAH DESAIN PERLETAKAN
NOT OK KONTROL DESAIN OK
ρ min < ρ perlu < ρ max AS = ρ × b × d mm2
DESAIN AKHIR JEMBATAN
c.
METODE PELAKSANAAN
GAMBAR KERJA
Kontrol Geser Pons Berdasarkan peraturan perencanaan teknik jembatan (SNI T-12-2004 pasal 5.6-2) dan (SNI T-12-2004 pasal 5.6-4).
3.3.2 Perencanaan Balok Memanjang ( Prestressed Girder ) Berikut adalah tahapan-tahapan perencanaan struktur beton prategang
SELESAI
Gambar 3.1 Flowchart Prosedur Pengerjaan jembatan Adapun data teknis dari jembatan tersebut adalah : Bentang : 80 m ( 40 + 40 m). Lebar jembatan : 9 m ( 7 + 1 + 1 m). Zona gempa : 2. Struktur utama jembatan : Jembatan beton prategang. Data bahan : Kekuatan tekan beton = 45 Mpa. Kekuatan leleh baja ( fy ) BJ-40 = 400 Mpa. Prestressed Concrete strand : sesuai standar ASTM A-416.
STAR
3.2 Desain Awal Jembatan Pemilihan jenis beton prategang
4
Tafsiran dimensi gelagar
Menentukan gaya
dalam
ambil yang terbesar
Komponen Horizontal, sebagai reaksi akibat gaya rem kendaraan. a. Beban lajur ”D” Beban lajur ”D” terdiri dari beban tersebar merata (UDL) yang digabung dengan beban garis (KEL) Beban terbagi rata (UDL) mempunyai intensitas q kpa, dimana besarnya q tergantung pada panjang total yang dibebani (L) seperti berikut : L ≤ 30 m ; q = 8 Kpa L > 30 m
; q = 8 0,5 +
15 Kpa. L
b. Beban truk ”T” c. Faktor beban dinamis Faktor beban dinamis untuk KEL pada beban lajur ”D” tergantung pada panjang bentang, sebagai berikut : - Bentang (L) ≤ 50 m ; DLA = 0,4 - 50 ≤ bentang (L) ≤ 90 m ; DLA = 0,525 – 0,0025 L - Bentang (L) ≥ 90 m ; DLA = 0,3 Faktor beban dinamis untuk beban truk ”T”, DLA diambil 0,3. Penyebaran beban lajur ”D” harus disusun sedemikian rupa sehingga diperoleh momen maksimum. d. Gaya rem Panjang (L) ≤ 80 m ; Gaya rem = 250 kN 80 ≤ panjang (L) ≤ 180 m ; Gaya rem = 2,5 L + 50 Panjang (L) ≥ 180 m; Gaya rem = 500 kN
Gambar 3.2 Flowchart prosedur pengerjaan balok memanjang 3.4 Pembebanan Pembebanan berdasarkan pada muatan dan aksi-aksi yang terjadi pada jembatan berdasarkan peraturan yang ada dalam BMS tahun 1992. Alsiaksi ( beban,perpindahan dan pengaruh lainnya) dikelompokan menurut sumbernya kedalam beberapa kelompok, yaitu : Aksi tetap. Beban lalu-lintas. Aksi lingkungan ( angin, hujan, gempa, dsb.) Aksi-aksi lainnya. Berdasarkan lamanya bekerja, aksi dibedakan menjadi 2, yaitu : Aksi tetap : aksi yang bekerja sepanjang waktu atau pada jangka waktu yang lama. Aksi transient : aksi yang bekerja dalam jangka waktu yang pendek.
3.4.3 Aksi Lingkungan
a. Penurunan b. Beban angin TEW = 0,0006 × Cw × (VW)2 × Ab (Satuan dalam kN ). c Beban Gempa TEQ = Kh × I × WT Dimana : Kh = C × S 3.5 Perencanaan Perletakan Pemilihan ukuran perletakan bisa didapatkan dari Tabel K8 pada BMS 1992 yaitu hal K8-18 3.5.1 Kontrol Perletakan Perletakan yang dipakai untuk perencanaan harus memenuhi semua kontrol sesuai perumusan BMS BDM hal 7-17 sebagai berikut : 1. Faktor bentuk berada 4 ≤ s ≤ 12 S= Ar
3.4.1 Aksi dan Beban Tetap a. Berat sendiri dan beban mati tambahan. b. Pengaruh penyusutan dan rangkak. c. Pengaruh prategang d. Pengaruh tetap pelaksanaan
P * te 2. Jumlah tegangan tekan, perputaran, dan
3.4.2 Beban Lalu Lintas Komponen vertikal, sebagai reaksi dari berat kendaraan.
geser Esc + Est + Esh = Et ≤ 2,6 √6 3. Pembatasan regangan geser
5
Esh = 0,7 bila Aeff ≥ 0.9 A Esh = 2. Aeff _ 1,1 bila 0,9 A ≥ Aeff ≥ A 0,8 A 4. Luas tumpuan eff min Aeff ≥ 0,8 A 5. Mencegah lelah khusus pada jembatan Escl ≤ 1,4 √ 0,69 G 6. Stabilitas perletakan dalam tekan Vmax = 2bGs Aeff 3t 7. Tebal minimum ts dari pelat baja yang tertanam dalam perletakan te ≤ 3 Vmax t1 Ar . fy 8.Tahanan gesekan tidak cukup dan tahanan mekanis gesekan diperlukan bila : H ≥ 0,1 (Vmax + Aeff x 103) untuk semua kombinasi beban
4.1 Data Teknis Perencanaan 4.1.1 Data-data jembatan : • Bentang jembatan : 2 x 40 m • Lantai kendaraan : - 2 lajur 1 arah - lebar lajur lalu lintas 2 x 3,5 m - lebar bahu luar 2,5 m - lebar bahu dalam 1 m • Concrete barier : 2 x 0.5 m (1 m) • Lebar melintang jembatan: (2x3,5)+2,5+1+(2x0,5) = 11,5 m • Perencanaan dimensi girder sesuai dengan tabel WIKA : o Panjang girde : 40 m o Jarak balok melintang : 1,85 m o Dimensi girder berdasarkan tabel WIKA dengan H210 class B
3.6 Perencanaan Bangunan Bawah 3.6.1 Perencanaan Abutment Beban – beban yang bekerja pada abutment : 1. Beban vertical/gravitasi - Reaksi total akibat beban mati - Reaksi total akibat beban hidup - Berat sendiri abutment, berat tanah, pelat injak 2. Beban horisontal - Tekanan tanah - Gaya gesekan - Gaya rem - Gaya gempa bumi - Beda angin - Pengaruh susut dan suhu
Gambar 4.1 Dimensi I girder bahu luar
3.6.2 Perencanaan Pilar Beban – beban yang bekerja pada pilar : 1. Beban Vertikal/gravitasi - Reaksi total akibat beban mati - Reaksi total akibat beban hidup - Berat sendiri pilar 2. Beban horisontal - Gaya gesekan - Gaya rem - Gaya gempa bumi - Beban angin - Pengaruh susut dan suhu - Akibat aliran sungai, hanyutan, tumbukan
lajur lalu lintas
lajur lalu lintas
bahu dalam
concrete barrier slab diafragma Igirder
POTONGAN MELINTANG JEMBATAN
Gambar 4.2 Potongan melintang jembatan • Tipe sambungan yang akan digunakan dalam pengerjaan jembatan ini yaitu diambil dari T.Y Lin desain struktur beton prategang (jilid 2 bab 10 gambar 10-5-f). B e to n c o r d i te m p a t
3.6.3 Pondasi Tiang Pancang Qijin = 1 x 40 x N x Ab + N x As 5 Efisiensi tiang dalam kelompok Eff = 1 – θ (m-1)n + (n-1)m 90.m.n Beban maksimum tiang pancang P = V ± Mx .y ± My.x ≤ Qijin 1 tiang kel n ∑ y2 ∑ x2 BAB IV PRELIMINARY DESIGN
B a ja n o n p ra te g a n g
B a lo k p ra te g a n g P ie r H e a d
Gambar 4.3 Tata letak untuk balok menerus sebagian 4.1.2 Data-data Bahan 4.1.2.1 Beton • Kuat tekan beton pratekan (f’c) = 40 Mpa
6
• Kuat tekan beton untuk bangunan bawah (f’c) = 30 Mpa • Kuat tekan beton untuk struktur sekunder (f’c) = 30 Mpa 4.1.2.2 Baja • Mutu baja pratekan yang digunakan kabel jenis strand seven wires stress relieved (7 kawat untaian), grade 270, Astrand = 98,71 mm2. • Mutu baja yang digunakan untuk penulangan bangunan bawah adalah baja dengan mutu (fy) = 290 Mpa. • Mutu baja yang digunakan untuk penulangan bangunan sekunder adalah baja dengan mutu (fy) = 250 Mpa
= 100 x 106 Mpa Dalam perencanaan concrete barrier momen nominal(Mn) didapat dari : Mu ≤ φ Mn 100 x 106 ≤ 0.8 Mn Mn =
100 × 106 0,8
= 125 x106 Mpa
Data-data : • Bw=1500 mm (segmen barrier 1,5 m) • h = 500 mm • d’ = 30 mm • d = 470 mm • fy = 250 Mpa • f’c = 30 Mpa • D Tulangan = 16 mm, As’ 200,96 mm2 • D Sengkang =` 10 mm, As’’ 78,5 mm2
4.1.3 Peraturan struktur : • Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan RSNI T-02-2005 • Peraturan Struktur Beton Untuk Jembatan SNI T-12-2004 • ASTM A-416 4.1.4 Tegangan ijin bahan 4.1.4.1 Beton prategang = 40 Mpa. 4.1.4.2 Baja prategang
T ulangan pokok S lab
4.2 Struktur Sekunder 4.2.1 Perencanaan concrete barrier
Gambar 4.6 Gambar tulangan barrier (satuan dalam meter) Perhitungan : S la b
100×10 Mu Rn = = = 2 0,8 ×1500× 4702 φ ×b× d 6
Gambar 4.4 Rencana dimensi concrete barrier
0,377 Mpa
P ult = 100 kN
250 fy = = 9,8 0,85 × 30 0,85 fc' ρ min = 1, 4 = 1,4 = 0,0056 250 fy ρbalance = 0 ,85 × fc' × β1 × 600 fy 600 + fy 0,85 × 30 × 0,85 600 = × 250 600 + 250
m =
P ult = 100 kN
Gambar 4.5 Asumsi beban P (RSNI T-022005 Ps. 6.10) P ult = 100 kN H = 1,00 m Momen ultimate (Mu) =P ult x H =100 x 1,00 = 100 kNm
= 0,061
ρ max
7
= 0,75 × ρbalance = 0,75 × 0,061= 0,046
ρ perlu
=
• • • •
1 2 × m × Rn 1 − 1 − m fy =
1 2 × 9,8 × 0,377 1 − 1 − = 0,00152 9,8 250
Berat aspal Berat lantai kendaraan. Berat concrete barrier. Berat alat penyambung dan utilitas sebesar 10% dari beban mati jembatan bahu luar
lajur lalu lintas
lajur lalu lintas
bahu dalam
Karena ρ perlu < ρmin , maka yang dipakai adalah ρmin
concrete barrier
As = ρmin × b × d = 0,0056 × 1500 × 470 = 2632 mm2 Dipakai 14 Ø16 ( As.pakai = 2813,4 mm2)
slab diafragma Igirder
4.2.2 Kontrol Terhadap Geser Ponds Berikut adalah tahapan perhitungan kontrol terhadap geser ponds.
POTONGAN MELINTANG JEMBATAN
Gambar 5.1 Potongan melintang jembatan 5.1.2 Beban Hidup • Beban lajur D
25
25 /2 45
20 25 /2 25/2
50
25/2
Gambar 5.2 Penyebaran beban D pada arah melintang
75
`
Gambar 4.7 Penyebaran beban pada pelat lantai
• Beban truk
KUTT × 100 × (1+0,3) = 2 × 100 × (1+0,3) = 260 Luas bidang kritis (AK) = 2 × (bo+ do) × d3 = 2 × (75+45) × 25 = 6000 Kemampuan geser (VU) = AK × Teg geser beton Gaya geser (V) =
= 6000 ×
1 3
fc ' = 6000 ×
Gaya geser 260 (OK)
1 30 3
= 10954,4512 < VU < 10954,4512 Gambar 5.3 Pembebanan Truk ”T” (500 kN)
BAB V PERENCANAAN STRUKTUR ATAS
5.1 Pembebanan 5.1.1 Beban Mati •
Faktor Beban Dinamis (DLA) (RSNI T-02-2005 pasal 6.6.3)
Berat I girder.
8
Lebar jalan : -aspal = 10.5 m -lantai kendaraan = 11.5 m Beban Struktur Sekunder : Berat concrete barrier
Grafik 5.1 Koefisien Pembebanan Dinamis Beban “D” (RSNI T-02-2005) Untuk pembebanan truk "T": DLA diambil 40%
S la b
• Beban Rem
Gambar 5.4 Rencana dimensi concrete barrier Luas 1 : 0.25 x 1 = 0.25 m2 Luas 2 : 0.5 x (0.35+1)x0.07 = 0.04725 m2 Luas 3 : 0.5 (0.35+0.1)x0.19 = 0.04275 m2 + Total = 0.34 m2 Volume = luas x panjang = 0.34 x 40 = 13.6 m3 Berat = volume x berat jenis = 13.6 x 2400 = 32640 kg Beban Struktur Primer : Berat I girder
Grafik 5.2 Grafik gaya Rem • Beban Angin Type Bangunan Atas Masif
Koef. Cw
b/d = 1
2.1
b/d = 2
1.5
b/d = 6
1.25
Bangunan rangka
1.2
Tabel 5.1 Koefisien Cw Keadaan Batas
Location
V
V
IV
IV
Gambar 5.5 Dimensi I girder (dalam m)
Lokasi
Luas 1 : 0.2 x 0.8 = 0.16 m2 Luas 2 : 1.65 x 0.2 = 0.33 m2 Luas 3 : 0.7 x 0.25 = 0.175 m2 Luas 4 : (0.5 x 0.25 x0.25)x2 = 0.0625 m2 Luas 5 : (0.5 x 0.3 x 0.12)x 2 = 0.036 m2 + Total = 0.7635 m2 Volume = luas x panjang = 0.7635 x 40 = 30.54 m3 Berat = volume x berat jenis = 30.54 x 2500 = 76350 kg
< 5 km dari pantai > 5 km dari pantai Daya layan 30 m/s 25 m/s Ultimate 35 m/s 30 m/s Tabel 5.2 Kecepatan Angin Rencana VW 5.2 Perhitungan Beban 5.2.1 Beban Mati Berdasarkan gambar awal dapat dilakukan perhitungan beban mati mula-mula. Jarak segment jembatan adalah 40 m, jadi beban jembatan dihitung sepanjang 40 meter. Tebal aspal : 50 mm Tebal lantai kendaraan: 250 mm
9
No 1 2 3 4 5 6
Elemen I Girder (1girder) Balok melintang Utilitas Air hujan Aspal Lantai Kendaraan
Berat Jenis (kg/m3) 2500 2400 1000 2200 2400
Volume (m3) 30.54 4x(1.65x0.2x1.6) 10% ∑(1) 0.05 x 1.85x40 1.85 x 0.05x40 1.85 x 0.25x40 Beban Mati =
Berat (kg) 76350 5068.8 7635 3700 8140 44400 169165
Tabel 5.3 Perhitungan beban mati
5.2.3 Beban Angin 5.2.3.1 Beban Angin pada I girder Gaya nominal dan gaya layan jembatan sangat bergantung kepada kecepatan angin rencana sebagai berikut:
5.2.2 Beban Hidup 5.2.2.1 Beban beban terbagi rata (BTR) dari beban D Beban terbagi rata UDL mempunyai intensitas q kPa. Dimana besarnya q tergantung pada panjang total yang dibebani. Untuk bentang jembatan yang lebih dari 30 m besarnya q adalah sebagai berikut :
(kN) (RSNI T-02-2005pasal 7.6.2) Dimana : Vw =30 m/s > 5 km dari pantai (ultimate) Cw = b/d = 11,5/(2,1 + 1) = 3.6 < 6 Maka Cw dapat diinterpolasi linier. Dari tabel 5.1 didapat Cw = 1,4 Ab = (2,1 + 1) x 80 = 248 m2 TEW = 0.0006 x 1.4 x 302 x 248 = 187,488 kN
kPa (RSNI T-02-2005 ps 6.3.1.2)
Karena bentang jembatan yang direncanakan sepanjang 80 m, maka nilai q adalah : q=9
5.2.2.4 Beban Rem Berdasarkan RSNI T-02-2005 ps.6.7 gambar 9 diperoleh untuk bentang 40 m, maka gaya rem yang terjadi sebesar 100 kN.
Beban 1-3 dianalisa sebagai berat sendiri yaitu (qd1) = 89054 kg =890.54 kN = 22.3 kN/m , sedangkan beban 6 di inputkan sebagai beban terbagi rata (qd2) = 44400 kg = 444 kN = 11.1 kN/m
q=9
Berdasarkan RSNI T-02-2005 ps.6.4.1 gambar 7 dinyatakan beban truk adalah sebesar 112,5 kN/roda yang setara dengan truk semi trailer dimana jarak antara 2 as belakang truk dapat diubah-ubah antara 4 – 9 m, guna mendapatkan pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan. DLA = 40% (truk)
kPa
q = 6.1875 kPa = 6.1875 kN/m2
5.2.3.2 Beban Angin tambahan akibat Kendaraan pada Jembatan Beban angin tambahan akibat kendaraan pada jembatan di hitung berdasarkan rumus 2.7 pada BMS 92’: Tew = 0,0012 Cw (Vw)2 kN/m (RSNI T-022005pasal 7.6.4) Dimana, nilai Cw dan Vw sama dengan diatas maka: Tew = 0,0012 x 1,4 x 302 Tew = 1,512 kN/m
Lebar lajur pada jembatan ini adalah 2@3,5 m per arah, ditambah dengan bahu dalam dan bahu luar secara berturut-turut lebarnya 1m dan 2.5m. jembatan ini terpisah menjadi 2 jembatan yang berbeda. Jadi dalam perencanaan ini tidak ada median jalan yang digunakan. 5.2.2.2 Beban garis (BGT) dari beban D Besar beban garis yang direncanakan berdasarkan RSNI T-02-2005 6.3.1.3 adalah 49 kN/m. jembatan terdiri dari 2 jalur, setiap jalur memiliki lebar 2@3,5 m, jadi besarnya beban P untuk setiap jalur adalah : P = (49 x 5,5) + (50% x 49 x 1,5) = 306,25 kN/jalur Untuk bentang menerus, panjang bentang ekivalen diberikan: (RSNI T-022005 pasal 6.6.3) m
5.2.4 Beban Gempa • Beban Gempa (RSNI T-02-2005 ps.7.7.1) Pengaruh gempa rencana hanya ditinjau pada keadaan batas ultimate. Dan untuk beban rencana gempa minimum diperoleh dari rumus berikut : T’EQ = Kh . I . WT Dan Kh = C . S Dimana : T’EQ = Gaya geser dasar total dalam arah yang ditinjau (kN) Kh= Koefisien beban gempa horizontal C= Koefisien geser dasar untuk daerah, waktu dan kondisi setempat yang sesuai (RSNI T-02-2005 gambar 14) I= Faktor kepentingan (RSNI T-02-2005 tabel 32) S= Faktor tipe bangunan (RSNI T-02-2005 tabel 33)
Dari gambar 6.3 RSNI T-02-2005 6.3.1.3 diperoleh DLA sebesar 40%, jadi beban KEL total adalah : P = 1,4 x 306,25 = 428,75 kN/jalur 5.2.2.3 Beban Truk
10
• Akibat beban hidup (beban terbagi rata dan beban garis terpusat) kombinasi 2 P = 428.75kN ql= 9.1475 kN/m
WT= Berat total nominal bangunan yang mempengaruhi percepatan gempa diambil sebagai beban mati ditambah beban mati tambahan ( kN ) Spesifikasi lokasi sebagai berikut : - Jembatan Akses tol Surabaya Mojokerto termasuk pada zona 2. - Tanah sedang (medium soil) - Periode waktu getar ”T” = 1 detik - Sehingga - C = 0,1 - I = 1,2 - S = 3 (type C, fully prestressed) - Kh = C x S = 0,1 x 3 = 0,3 - Teq = Kh x I x Wt = 0,3 x 1,2 x 1691,65 = 609 kN
RA
L=40m
Titik Batang Faktor distribusi Faktor induksi Momen primer Momen distribusi Momen induksi Momen distribusi Momen induksi Momen distribusi Momen induksi Momen distribusi Momen akhir
RA
• Akibat beban hidup (beban terbagi rata dan beban garis terpusat) kombinasi 1 P = 428.75kN P = 428.75kN ql= 6.1875 kN/m
RB
L=40m
L=40m
Titik Batang Faktor distribusi Faktor induksi Momen primer Momen distribusi Momen induksi Momen distribusi Momen induksi Momen distribusi Momen induksi Momen distribusi Momen akhir
RB
5.3.2 Perhitungan Momen Continous Beam
L=40m
B BA -0.5 0.5 -336.345 107.18 -168.17 53.6 -26.8 26.8 -13.4 13.4 -343.73
RB
A AB -1 0.5 336.4 -336.4 84.1 -84.1 42.05 -42.05 21.02 -21.02 0
B BA -0.5 0.5 -336.4 168.2 -168.2 84.1 -42.05 42.05 -21.02 21.02 -252.3
A B AB BA -1 -0.5 0.5 0.5 296.875 -296.875 -296.875 0
RC
0 0
-148.437 -445.3
B BC -0.5 0.5 296.875 0
C CB -1 0.5 -296.875 296.875
148.437 445.3
0 0
C CB -1 0.5 -121.97 121.97 53.6 -53.6 26.8 -26.8 13.4 -13.4 0
RC
B BC -0.5 0.5 0 168.2 0 84.1 -42.05 42.05 -21.02 21.02 252.3
C CB -1 0.5 0 0 84.1 -84.1 42.05 -42.05 21.02 -21.02 0
Tabel 5.6 Perhitungan momen akhir akibat beban hidup kombinasi 3
Gambar 5.8 Gambar beban akibat beban hidup kombinasi 1 Titik Batang Faktor distribusi Faktor induksi Momen primer Momen distribusi Momen induksi Momen akhir
B BC -0.5 0.5 121.97 107.18 60.98 53.6 -26.8 26.8 -13.4 13.4 343.73
Gambar 5.14 Gambar beban akibat beban hidup kombinasi 3
Gambar 5.7 Gambar beban akibat beban mati merata
RA
A AB -1 0.5 336.345 -336.345 53.6 -53.6 26.8 -26.8 13.4 -13.4 0
• Akibat beban hidup (beban terbagi rata dan beban garis terpusat) kombinasi 3 P = 428.75kN ql= 9.1475 kN/m
RB
L=40m
RC
Tabel 5.5 Perhitungan momen akhir akibat beban hidup kombinasi 2
Gambar 5.6 Gambar beban akibat berat sendiri balok • Akibat beban mati terbagi rata (beban pelat) qd2= 11.1 kN/m RA
RB
Gambar 5.11 Gambar beban akibat beban hidup kombinasi 2
5.3 Perhitungan Momen 5.3.1 Perhitungan Momen Simple Beam • Akibat berat sendiri gelagar(beban girder dan diafragma qdl=22.3 kN/m RA
L=40m
Tabel 5.4 Perhitungan momen akhir akibat beban hidup kombinasi 1
(a)
11
• Karakteristik profil yang digunakan sesudah komposit
V
V
IV
IV
(b) Gambar 5.18 Desain balok memanjang sesudah komposit pada tengah bentang Yb =
=
= 570846.71 cm3
=
Wb = Ka =
=
= 46.09 cm
Ya =
= =
Wa = Kb =
(c) Grafik 5.3 Momen envelope (a)kombinasi 1, (b)kombinasi 2, (c)kombinasi 3.
= 148.67 cm
= 86.33 = 983069.54
=
= 79.38 cm
5.5 Menentukan Gaya Prategang yang Terjadi
a. Saat transfer/ jacking 5.4 Analisa penampang • Karakteristik profil yang digunakan sebelum komposit
V
V
IV
IV
Tarik : fct = 0,33 x
(SNI T-12-2004 pasal 4.4.1.1.2)
fct = 0,33 x = 2.087 Mpa = -20.87 kg/cm2 Tekan : fcc = 0,6 x f’c (SNI T-12-2004 pasal 4.4.1.1.3) fcc= 0,6 x 40 = 24 Mpa = 240 kg/cm2 b. Saat service Tekan : fcc = 0,45 x f’c (SNI T-12-2004 pasal 4.4.1.2.1) = 0,45 x 40 = 18 Mpa = 180 kg/cm2 Tarik : fct = 0,5 x
(SNI T-12-2004 pasal 4.4.1.2.3) = 3,16 Mpa = 31.6 kg/cm2
fct = 0,5 x Gambar 5.17 Desain balok memanjang sebelum komposit Yb = Wb =
= =
Kb =
Ka =
= 102,7 = 341237.1
=
Ya = Wa =
5.6 Menentukan Fo 5.6.1 Saat beban mínimum (akibat berat sendiri gelagar) Asumsi tebal decking (dc) = 10 cm Eo = Yb – dc = 102.7 -10 = 92.7 cm - Tegangan pada serat atas
= =
ft =
= 42.81 cm = 107.3
-20.87 =
+ –
+
-20.87 = 0.000131 Fo – 0.00028 Fo + 136.45 Fo = 1030696 kg = 10307 kN
= 326854.2 =
–
= 44.69 cm
12
- Fpe
- Tegangan pada serat bawah fb =
+
240 =
+
Aps =
-
gelagar (Mg) 136.45
+
4.07
+
+
+
=
= 70.1 cm2
= 70.1 ≈ 70 strand
Jadi kabel yang digunakan 70 strand dalam 4 tendon dengan masing-masing tendon terdapat 18 strand. Dari tabel VSL diperoleh data-data sebagai berikut : - Digunakan type tendon 5-19 dengan karakteristik sebagai berikut : o Diameter selubung = 84 mm o Minimum breaking load = 3500 kN o Angker hidup tipe 5-19 Sc o Angker mati tipe 5-19 P
5.7 Kontrol tegangan yang terjadi 5.7.1 Digunakan Fo = 920689 kg = 9206.89 kN - - Saat beban mínimum akibat berat sendiri 261.12
=
=
240 = 0.000131 fo + 0.00027 fo – 130.7 Fo = 920688 kg = 9206.88 kN
120.59
= 70% x Fpu = 70% x 18600 = 13020 kg/cm2 = 130.2 kN/cm2
20.87
< OK!
+ + + 120.59 250.11 130.7 240 240 Gambar 5.19 Diagram tegangan saat beban minimum (kg/cm2)
+
- Saat beban akibat berat sendiri gelagar +
beban mati (Mg+Md) 120.59 261.12 +
+
136.45 + +
+
67.92 + +
-
63.85 20.87 =
-
+ < OK! +
(a) (b) Gambar 5.25 Jenis angker hidup (a) dan angker mati (b) yang digunakan
120.59 250.11 130.7 65.05 174.95 240 Gambar 5.20 Diagram tegangan akibat berat sendiri gelagar + beban mati (kg/cm2)
-
5.9 Kehilangan gaya prategang 5.9.1 Kehilangan pratekan akibat perpendekan elastis -Kehilangan gaya prategang dapat dihitung dengan rumus : n × Fo + + ∆. fs =
- Saat beban layan (Mg+Md+Ml) 102.5 221.95 136.45 67.92 + + + + + + +
+
49.39 49.39 180 + + 120 127.84 + = + < OK..!
Ac
(Lyn, T.Y., Burns, Ned H., Desain Struktur Beton Prategang, Jilid I, Edisi ketiga, halaman 98) -
+ 102.5 212.59 130. 65.05 85.06 34.28 31.6 Gambar 5.21 Gambar diagram tegangan pada saat beban layan (kg/cm2) Dari kontrol tegangan dapat digunakan Fo = 920689 kg = 9206.89 kN
102.5
maka kehilangan prategang yang terjadi : fpu = 18600 kg/cm2 fpe = 0.7 x 18600 = 13020 kg/cm2
Es =
5.8 Perhitungan tendon 5.8.1 Perencanaan banyaknya tendon Pada perencanaan balok beton pratekan, jenis dan karakteristik kabel yang digunakan adalah sebagai berikut : - Uncoated seven wire stress relieved strand grade 270 ASTM A416 - Diameter nominal = 12.7 mm - Luas penampang nominal (AI) = 100 mm2 - Modulus elastisitas (Es) = 1.9E6 kg/cm2 - Tegangan putus baja =18600 kg/cm2 - Besar gaya pratekan untuk 1 kabel(fpe) adalah 70% dari tegangan putus baja
212.59 130.7 65.
284.4 x100% = 2.1% 13020
5.9.2 Kehilangan pratekan akibat rangkak beton Persamaan yang digunakan :
CR = KCR ⋅
Es ⋅ ( fcir − fcds ) Ec
(Lyn, T.Y., Burns, Ned H., Desain Struktur Beton Prategang, Jilid I, Edisi ketiga, halaman 107) jadi presentase kehilangan pratekan akibat creep : %CR =
13
x 100% = 10.4 %
5.11.1 Kontrol terhadap momen batas (Mu) Syarat balok untuk dapat mencapai keadaan aman apabila : Mn > Mu Dimana : = Faktor reduksi Mn = Momen nominal Mu = Momen batas = 1.2 MD + 1.6 ML Aps = 70 cm2 d = 210 – 20 – (0.5x8.4) = 185.8 cm
5.9.3 Kehilangan pratekan akibat susut beton persamaan yang digunakan yaitu :
SH = εSH ⋅ KSH ⋅ Es (Lyn, T.Y., Burns, Ned H., Desain Struktur Beton Prategang, Jilid I, Edisi ketiga, halaman 108) dimana :
v s
εSH = 8.2 ⋅106 ⋅ 1 − 0.06 ⋅ ⋅ (100 − RH ) (0.06 digunakan apabila v/s dalam satuan inchi jika dalam cm dikali 0.0236) jadi presentase kehilangan pratekan : %SH =
Aps 70 = = 0.001982 bxd 190 x185.8 fpu fps = fpu ⋅ 1 − 0.5 ⋅ ρp ⋅ f ' c 18600
ρp =
x 100% = 1.6 %
5.9.4 Kehilangan pratekan akibat relaksasi Persamaan yang digunakan :
fps = 18600 ⋅ 1 − 0 . 5 ⋅ 0 . 001982 ⋅ = 17742 . 5 kg / cm 400
RE = [K RE − J ⋅ (SH + CR + ES )]⋅ C
ωp =
(Lyn, T.Y., Burns, Ned H., Desain Struktur Beton Prategang, Jilid I, Edisi ketiga, halaman 110) • Jadi presentase kehilangan pratekan : %RE =
S Av fy d Vs
• Daerah tekan beton (Lyn, T.Y., Burns, Ned H., Desain Struktur Beton Prategang, Jilid I, Edisi ketiga, halaman 162)
T ' = Aps ⋅ fps = 70.17742.5 = 1241974kg C ' = 0.85 ⋅ f ' c ⋅b ⋅ a = 0.85.400.190.a Disubtitusi antara persamaan T’=C’ maka 1241974 didapat: Aps ⋅ fps
a=
= Jarak sengkang = Luas sengkang = tegangan leleh tulangan = tinggi balok = Vn – Vc, Vn = Vu/ Vc =Vcw atau Vci
Vu
φ
0.85 ⋅ f ' c ⋅b
=
0.85.400.190
= 19.23
a < t plat ≈ 19.23 cm < 25 cm ….OK !! • Momen nominal • Momen nominal pada flens
a Mn flens = Apw × fps × d − 2 Dimana :
(lapangan) Digunakan diameter tulangan = 22 mm Av = 0.25 x x d2 = 0.25 x x 222 = 3.7994 cm2 fy = 2900 kg/cm2 d = 2100 mm Tulangan pada tengah bentang - Tulangan lapangan Dari tabel 5.27 (Vu/jarak 20m didapat 650.4471 kN. Dari perhitungan Vci 20 m didapat 762.5 kN
Vs =
0.001882.17742.5 = 0.09 < 0.3 400
(Lyn, T.Y., Burns, Ned H., Desain Struktur Beton Prategang, Jilid I, Edisi ketiga, halaman 162)
x 100% = 6.13 %
Av ⋅ fy ⋅ d (SNI T-12-2004 pasal 6.8.10.3.a) Vs
Dimana :
=
f ..... ' OK ! c
Sehingga total kehilangan pratekan dari kondisi transfer sampai kondisi beban bekerja, yaitu : • Di tengah bentang ∆ = ΕS + CR + SH + RE = 2.18% + 10.4% + 1.6% + 6.13% = 20.31 % 5.10.5 Perhitungan tulangan geser Rumus penulangan geser yang digunakan yaitu:
S=
ρp ⋅ fps
Apw = Aps − Apf 0.85× f 'c ×(b − bw) × hf 0.85× 400× (80− 20) × 25 Apf = = fps 17742.5 Apf = 22.99cm2 Apw = 70 − 22 .99 = 47 .01cm 2 a = hf +
− Vci = 650.447 − 762.5 = −112.05kN
luas flens precast lebar flens precast
(( 20 × 80 ) + ( 2 ( 0 .5 × 30 × 12 )) 20 a = 46 cm 46 Mn flens = 47 .01 × 17742 .5 × 185 .8 − = 135771118 kg .cm 2
Karena kekuatan beton melebihi kekuatan geser maka tidak diperlukan tulangan geser.
a = 25 +
5.11 Perhitungan Momen batas dan Momen retak
14
Ab = (26.5 x 26,5)-(0.25 x 3.14 x 8.42) = 646.83 cm2 Ab’ = 27 x 70 = 1890 cm2 • Saat jacking
• Momen nominal pada pelat/slab hf Mn slab = 0 . 85 × fc '× (b − bw ) × hf × d − 2 25 Mn slab = 0 . 85 × 400 × (80 − 20 ) × 20 × 185 . 8 − 2 Mn slab = 71726400 kgcm
• Momen Nominal total
Mn total = Mn flens + Mn slab
Ab' 1890 − 0.20 = 0.8 × (0.65× 40). − 0.2 = 34.32Mpa Ab 646.83 Fcp = 1.25 fci = 32.5 Mpa Fcp yang digunakan = 32.5 Mpa - Kontrol Fo/Ab = 12489850 / 763500 = 16.36 Mpa Fo/Ab < Fcp...OK!! • Saat service
Fcp = 0.8 ⋅ fci
Mn total = 135771118 + 71726400
Ab' 1890 − 0.20 = 0.6 × (0.65× 40). − 0.2 = 26.61Mpa Ab 646.83 Fcp = fci = 26 MPa Fcp yang digunakan = 26 Mpa - Kontrol F/Ab = 10165750 / 763500 = 13.31 Mpa F/Ab < Fcp...OK!!
Fcp = 0.6 ⋅ fci
Mn total = 207497518.7 kg.cm • Faktor kapasitas ( = 0.9 Mu < Mn Mn = 0.9 x 207497518.7 = 1867477.668 kgm Mu = 1.2 MD +1.6 ML = (1.2 x 668000) + (1.6 x 485450) = 1578320 kgm 1578320 kgm < 1867477.668 kgm ...OK !
5.13 Perhitungan lendutan Lendutan yang dihitung memakai metode beton sebagai benda bebas yang terpisah dari tendon, tanpa menghitunga gaya-gaya dari kabel tendon. Tujuan dari pemberian lendutan kontra (cambre), antara lain : 1. Untuk mengatasi lendutan akibat berat sendiri balok. 2. Untuk mengatasi pandangan jembatan yang seolah-olah turun, sehingga akan nampak lemah.
5.11.2 Kontrol terhadap momen retak (Mcr) Mcr < Mn Mcr = MD + ∆Mcr MD = 66800000 kgcm
∆Mcr =
Wb ' ⋅ [F ⋅ (e + Ka ) − Mp ] + fr ⋅ Wb ' Wb
Fr = 0.5 x 31.62 kg/cm2
= 0.5 x
∆chamber =
= 3.162 Mpa =
L 500
• Lendutan pada balok Akibat gaya prategang dan berat sendiri balok 570846.71' ∆Mcr= ⋅ [920689⋅ (92.7 + 46.9) − 66800000 ] + 31.26⋅ 570846.71 1. Fo = 1248985 kg = 12489.85 kN 341237.1 F = 1058684 kg = 10586.84 kN ∆Mcr = 813473.26 kgm F rata-rata = 1153834 kg = 11538.34 k N 1.2 Mcr = 1.2 x (668000 + 813473.26) - akibat gaya prategang = 1777768 kgm < 1867477.668 kgm 8 ⋅ F ⋅ h 8 × 1132780 × 0.927 ...OK ! W= = = 5250.4353kg / m
L2 40 2 E rata-rata = 0.5 (Ec + Eci) = 0.5(297254.1+248700.6) kg/cm2 = 272977.35 kg/cm2 5 ⋅ W ⋅ L4 5 ⋅ 52.504 ⋅ 4000 4 ∆ 1−1 = = = 7.55cm ` .5 384 ⋅ EI 384 ⋅ 272977.35 × 84868393 - akibat berat sendiri W = 22.3 kN/m = 2230 kg/m
5.12 Kontrol tegangan di belakang angker Angker hidup tipe 19 Sc memiliki ukuran angker 26.5 x 26.5 cm. Sedangkan angker mati tipe P memiliki ukuran angker 25 x 25 cm.
5 ⋅ W ⋅ L4 5 ⋅ 22.3 ⋅ 4000 4 = = 3.21cm 384 ⋅ EI 384 ⋅ 272977.35 × 84868393.5 2. Akibat beban mati merata W = 11.1 kN/m = 1110 kg/m 5 ⋅ W ⋅ L4 5 ⋅11.1 ⋅ 4000 4 ∆ 2 −1 = = = 1.6cm 384 ⋅ EI 384 ⋅ 272977.35 × 84868393.5
26.5 cm
∆ 1− 2 =
70 cm Gambar 5.41 Penampang angker hidup
3. Akibat beban hidup - akibat beban hidup lalu lintas terpusat P = 42875 kg P ⋅ L3 42875 ⋅ 4000 3 ∆ 3−1 = = = 2.47cm 48 ⋅ EI 48 ⋅ 272977.35 × 84868393.5
Jarak antar tendon = 26.5 cm
15
> Tebal Pelat Baja ts = 5 mm n = 5 lapis > Tebal total elastomer, t = 105 mm > Side Cover thickness, tsc = 15 mm (berdasarkan BMS tabel K.8)
( ) - akibat beban hidup lalu lintas merata q = 9.1475 kN/m = 914.75 kg ∆ 3− 2 =
5 ⋅W ⋅ L4 5 ⋅ 914.75 ⋅ 4000 4 = = 1.32cm 384 ⋅ EI 384 ⋅ 272977 ( ) .35 × 848468393.5
6.1.2 Pembebanan 6.1.2.1 Reaksi vertical Reaksi vertikal didapat dari perhitungan momenmomen : Kombinasi RA RB RC Kombinasi 1 27.12 52.85 27.12 Kom binasi 2 31.14 48.33 9.7 Kombinasi 3 33.42 46.04 6.3 Tabel 6.1 Reaksi pada tumpuan pilar dan abutment (satuan dalam t)
Jadi lendutan total yang terjadi = 7.55 – (3.21+1.6+2,47+1.32) = 1.05 Syarat : L 4000 ∆chamber = = = 8cm 500 500 ∆ < ∆ ….OK !! 5.14 Perhitungan sambungan pelat menerus • Penulangan arah x Mux = beban hidup kombinasi 1 = 504.518 tm = 504518 Kg.m = 504518000 N.mm
6.1.2.2 Reaksi horisontal a. Akibat gaya rem Berdasarkan RSNI T-02-2005 ps.6.7 gambar 9 diperoleh untuk bentang 40 m, maka gaya rem yang terjadi sebesar 100 kN.
Mux 504518000 = = 630647500 Nmm Φ 0,8 2 Mn 630647500 Rn = = = 10.09 N/mm = 2 2 .b.dx 1000x250 Mnx=
b. Akibat gaya gempa bumi T’EQ = Kh . I . WT Dan Kh = C . S • Total gaya gempa pada abutmen - Teq = Kh x I x Wt = 0,3 x 1,2 x 33420 kg = 12031.2 kg = 120.31 kN • Total gaya gempa pada pilar - Teq = Kh x I x Wt = 0,3 x 1,2 x 52850 kg = 19026 kg = 190.26 kN c. Akibat beban angin Gaya nominal dan gaya layan jembatan sangat bergantung kepada kecepatan angin rencana sebagai berikut: (kN) (RSNI T-022005pasal7.6.2) Dimana : Vw = 30 m/s > 5 km dari pantai (ultimate) Cw = b/d = 11,5/(2,1 + 1) = 3.6 < 6 Maka Cw dapat diinterpolasi linier. Dari tabel 5.1 didapat Cw = 1,4 Ab = (2,1 + 1) x 80 = 248 m2 TEW = 0.0006 x 1.4 x 302 x 248 = 187,488 kN Beban horizontal total pada abutmen Ha=Hb = 100+120.31+187.88 = 408.19 kN = 40819 kg Beban horizontal total pada pilar Ha=Hb = 100+190.26+187.88 = 478.14kN = 47814 kg
10.09 Mpa
ρ perlu 1 2 mxRn = = 1 − 1 − m
fy
1 2 x16,47 x10.09 =0.047 > ρ min 1− 1− 16,47 350 Jadi
ρ pakai
=
ρ perlu
= 0,047
As = ρ xbxd = 0,047 x 1000 x 250 = 11750 mm Smax = 2 x h = 2 x 100 = 200 mm Jadi dipasang tulangan lentur arah x Φ22 – 100 (3801 mm2) Jadi dipasang tulangan lentur arah y Φ22 – 200 (3801 mm2)
2
BAB VI PERENCANAAN STRUKTUR BAWAH 6.1.1 Preliminary desain elastomer 6.1.1.1 Preliminary desain elastomer pada abutmen Data-data perancanaan : > Durometer hardness IRHD 70 > Shear modulus, G = 1.2 MPa BMS Tabel 8.1 > Bulk Modulus, B = 2000 MPa BMS Tabel 8.1 > Panjang Perletakan, a = 500 mm > Lebar Perletakan, b = 500 mm > Tebal selimut, tc = 12 mm > Tebal Lapis Dalam, t1 = 14 mm
6.1.3Kontrol elastomer 6.1.3.1 Kontrol elastomer pada abutmen a. Faktor bentuk (Berdasarkan BMS pasal 8.3.5)
16
1.51 N/mm2 ≤ 15 N/mm2…..OK d. Persyaratan stabilitas perletakan pasal 8.3.6.5)
Perletakan Laminasi, 4 < S < 12
(BMS
≤ ≤
4 <8.39 < 12…..Ok1! Persyaratan tegangan tekan rata-rata (BMS pasal 8.3.6.2) ≤ 15 MPa
2.1675 N/mm2 ≤ 31.97 N/mm2 ….OK e. Persyaratan tebal minimum pelat baja (BMS pasal 8.3.6.6) Tebal pelat baja (ts) = 5 mm dengan BJ 44 dan fy = 2800 MPa ts ≤ te = 3 5 ≤ 3 jadi yang menentukan adalah te = 3
Perletakan laminasi
≤ 15 N/mm2 1.62 N/mm ≤ 15 N/mm2…..OK d. Persyaratan stabilitas perletakan pasal 8.3.6.5) 2
(BMS te ≥ 3≥ 3 ≥ 0.023 ..... OK f. Persyaratan penahan perletakan (BMS pasal 8.3.6.7) - Kombinasi beban H < 0.1 (Vmax + 3 x Aeff x 0.001) 190.3 < 0.1 (334.2 + 3 x 310954 x 0.001 ) 190.3 < 191.43 …OK - Beban permanen
≤ ≤ 1.6996 N/mm2 ≤ 46.53 N/mm2 ….OK e. Persyaratan tebal minimum pelat baja (BMS pasal 8.3.6.6) Tebal pelat baja (ts) = 5 mm dengan BJ 44 dan fy = 2800 MPa ts ≤ te = 3 5 ≤ 3 jadi yang menentukan adalah te = 3
≥ 2 Mpa 2.54 ≥ 2 Mpa ... OK Jadi elastomer berukuran 600x600 mm2 dapat digunakan.
te ≥ 3≥ 3 ≥ 0.024 ..... OK f. Persyaratan penahan perletakan (BMS pasal 8.3.6.7) - Kombinasi beban H < 0.1 (Vmax + 3 x Aeff x 0.001) 120.3 < 0.1 (528.5 + 3 x 310954 x 0.001 ) 120.3 < 124 …OK - Beban permanen
6.2 Perencanaan Abutmen 6.2.1 Data umum perencanaan Panjang bentang : 80 m Lebar jalan : 10.5 m Tebal lantai beton : 0.25 m Tebal lapisan aspal : 0.05 m Lebar concrete barrier : 0.5 m Lebar Jembatan Total : 11.5 m Mutu baja : BJ 37 ( fy = 240 Mpa, fu = 370 Mpa ) Mutu beton : fc’ = 30 Mpa , fy = 320 Mpa Zone gempa : 2 Kekuatan angin : > 5 km dari pantai 6.2.2 Dimensi Abutment Dalam perencanaan abutment atau kepala jembatan digunakan tipe pilecap untuk tumpuan A dan C. Karena jarak bentang simetris maka beban yang dipikul abutment akan sama, sehingga hanya dihitung satu sisi saja.
≥ 2 Mpa 2.1675 ≥ 2 Mpa ... OK Jadi elastomer berukuran 500x500 mm2 dapat digunakan 6.1.3.2 Kontrol elastomer pada pilar a. Faktor bentuk (Berdasarkan BMS pasal 8.3.5)
Perletakan Laminasi, 4 < S < 12
4 <10.18 < 12…..Ok1! Persyaratan tegangan tekan rata-rata (BMS pasal 8.3.6.2) ≤ 15 MPa
Perletakan laminasi
≤ 15 N/mm2
17
b. Beban horisontal
Gambar 6.5 Beban Horisontal Layer 1 → Tanah Urug γ = 1,85/m2 Φ = 30o C’ = 0 Layer 2 → Tanah Asli (Silt kedalaman 2 – 12 m) γ = 1.4 t/m3 Φ = 19,467o C’ = 0.067 ≈ 0 Tekanan Tanah Aktif Ka1 = Tg2 (45 – Ø/2) ; Ka2= Tg2 (45 – Ø/2) = Tg2 (45 – 30/2) ; = Tg2 (45 – 19,467/2) = 0,333 = 0,5 Tekanan Tanah Pasif Kp = Tg2 (45 + Ø/2) = Tg2 (45 + 19,467/2) = 1,999 Gaya Lateral Tanah Aktif Ea1 = H1 . (q Ka1)l = 7 (3 x 0,333) 8,5 = 59,4405 t Ea2 = H2 . (q Ka2)l = 0,8 (3 x 0,5) 8,5 = 10,2 t Ea3 = 0,5H1 . (γ1 H1 Ka1)l = 0,5 x 7 (1,8 x 7 x 0,333) 8,5 = 124,825 t Ea4 = H2 . (γ1 H1 Ka2)l = 0,8 (1,8 x 7 x 0,5) 8,5 = 42,84 t Ea5 = 0,5 H2 (γ2 H2 Ka2)l = 0,5 x 0,8 (1,4 x 0.8 x 0,5) 8,5 = 1,904 t Gaya Lateral Tanah Pasif Ep = 0,5 H (γ2 h Kp)l = 0,5 x 0.8 (1,4 x 0.8 x 1,999) 8,5 = 7,612192 t
Gambar 6.3 Dimensi abutment (satuan dalam mm) 6.2.3 Pembebanan Abutment a. Beban vertical Bangunan atas = 6 x 33.42 t Beban angin
= 200.52 t = 18.748 t + = 219.268 t
Berat sendiri abutment
6 5
4 3
2
1
Gambar 6.4 Pembagian segmen abutment (satuan dalam mm) segment 1 2 3 4 5 6
P 7.5 1.5 1.2 1.2 0.3 0.4
t 0.8 5.1 2 0.5 0.9 2.1
A 6 7.65 2.4 0.6 0.27 0.84
3
L 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5
V(m ) 69 87.975 27.6 6.9 3.105 9.66 Σ
W(kg) 165600 211140 66240 16560 7452 23184 490176
6.2.4 Cek Stabilitas Control stabilitas abutment yang dihitung antara lain : • Kontrol Guling Control guling dicek terhadap titik A (titik putar guling)
Tabel 6.2 Perhitungan berat sendiri abutment (kg)
18
6
- Gaya geser ΣEa-Ep = (239,2095 - 7,612192 ) = 231.597308 ton (←) - Gaya penahan [ (ΣW) Tg ό] = (2051,868 ) Tg (2/3 Ø) = (2051,868) Tg (2/3 19,467) = 472 ton Syarat :
7 5
4
3
9
8
2
472 [(∑ W )Tgδ ] = 2,037 ≥ 1,5 ≥ 1,5 231,6 ∑ Ea − Ep
10
jadi dimensi abutment cukup untuk menahan gaya guling dan gaya geser.
1
6.2.5 Penulangan 6.2.5.1 Penulangan kaki abutmen
Gambar 6.6 Perhitungan Momen Penahan dan Momen Guling • Perhitungan momen penahan Momen penahan disini memperhitungkan kekuatan abutmen dan kekuatan dari tanah yang dibagi per segmen untuk mempermudah perhitungan. segment P 1 7.5 2 1.5 3 1.2 4 1.2 5 0.3 6 0.4 7 0.7525 8 7 9 1.2 10 3.5
t 0.8 5.1 2 0.5 0.9 2.1 1.5 1.8 2 1.2
A 6 7.65 2.4 0.6 0.27 0.84 1.12875 12.6 1.2 4.2
3 L V(m ) 11.5 69 11.5 87.975 11.5 27.6 11.5 6.9 11.5 3.105 11.5 9.66 11.5 12.98063 11.5 144.9 11.5 13.8 11.5 48.3
Dimensi Poer : b (panjang poer) = 11.5 m t (tebal poer) = 0.8 Kontrol penampang h/b ≥ 0.3 (adalah sebagai balok) h/b ≤ 0.3 (adalah sebagai pelat) 0.8/11.5 = 0.069 (analisa sebagai pelat) Mutu beton f’c = 30 Mpa Mutu baja tulangan fy = 290 Mpa
W(kg) XterhadapA Momendi A 165600 3.75 621000 211140 3.75 791775 66240 5.1 337824 16560 5.1 84456 7452 4.35 32416.2 23184 4 92736 31153.5 3.312 103180.392 347760 6.6 2295216 33120 5.1 168912 115920 5.1 591192 5118707.59
Tabel 6.3 Perhitungan momen penahan abutment (kg) • Perhitungan Momen Guling Momen guling adalah momen yang bekerja akibat tekanan tanah aktif yang bekerja pada struktur. segment W (ton) 1 594 2 10.2 3 125 4 42.84 5 2
X terhadap A 4.3 0.4 3.13 0.4 0.2667
Gambar 6.7 Gambar Pelat Persegi yang menumpu pada Kempat tepinya Lx = 7.5 m Ly = 11.5 m
Momen di A 2555.9415 4.08 390.70225 17.136 0.5077968 2968.367547
B=
ly 11.5 = = 1.53 < 2 lx 7.5
(pelat 2 arah)
Beban yang dipakai untuk perhitungan penulangan pelat poer adalah : Wt = 526.243+490.176 = 1016.419 t
q=
Tabel 6.4 Perhitungan momen tekanan tanah aktif (t)
Wt 1016.419 = = 11.78t / m 2 A 86.25
Direncanakan: ΣMomenPenah an ≥ 1,5 tebal decking = 40 mm ΣMomenGulin g diameter tulangan = 25 mm ΣMomenPenah an 5118 .70759 = 1000 = = 1.724418392 ≥ 1,5dx .....( OK ) – 40 – (0.5x25) = 947.5 mm ΣMomenGulin g 2968 ,367547 dy = 1000–40 - 25 – 0,5x25 = 922.5 mm b = 1000 mm
Syarat :
• Kontrol geser
19
dari hasil perhitungan dapat digambar sebagai berikut : tulangan lapangan arah x yang dipakai tulangan D25 – 100 mm ( As = 4548 mm2).Untuk lebih detailnya lihat gambar 6.8
b = 1000 mm Dicari m (perbandingan tegangan).....CHU – KIA WANG & CHARLES G. SALMON; Disain Beton Bertulang jilid 1 (3.8.4a)
Rn=
239.44.10 7 Mn = = 2.66 N/mm2 2 2 b × dx 1000 x947,5 = 1 1 − 1 − 2 × Rn × m m fy
Gambar 6.8 Detail tulangan pelat arah x =
tulangan lapangan arah y yang dipakai tulangan D25 – 100 mm ( As = 4417.866 mm2) .Untuk lebih detailnya lihat gambar 6.9
1 2 × 2.66 × 11.37 = 0.0097 1 − 1 − 11.37 290
As perlu = b.d = 0.0097. 1000 . 947,5 = 9190.75 mm2 1 1 As = xπxd 2 = xπx(25) 2 = 490,874mm 2 4 4 As perlu 9190.75 n= = = 18.72 ≈ 19 buah As 490.874 Jadi tulangan tumpuan arah x yang dipakai tulangan 19 D25 ( As = 9326.6 mm2)
Gambar 6.9 Detail tulangan pelat arah y
6.2.6 Perencanaan pondasi abutment 6.2.6.1 Cek pondasi dangkal abutment • Kontrol daya dukung tanah Tanah pada dasar AbutmentTanah Asli(silt pada kedalaman 12m) γ = 1.4 t/m3 Nc = 14,4 o Ø = 19,467 Nγ = 3,3 C’= 0.067 Nq = 6,14 • Data abutment D = 0.8 m , B = 7.5 m, h = 0,8 m, L = 11,5 m, b = 1,5 m • Daya dukung tanah qult = (1 – 0.2(B/L) γ B/2 Nγ + (1 + 0.2(B/L) C Nc + γ D Nq = (1-0.2(7.5/11,5) (1,4) (7.5/2) (3.3) + (1+0.2(7.5/11,5) (0,067) (14,4) + (1,4) (0.8) (6,14) = 15.06 + 1,09 + 6.877= 23.027 ton/m2 • Menghitung momen terhadap titik O :
6.2.5.2 Penulangan dinding abutment Dimensi Poer : b (panjang poer) = 11.5 m t (tebal poer) = 1.5 Kontrol penampang : h/b ≥ 0.3 (adalah sebagai balok) h/b ≤ 0.3 (adalah sebagai pelat) 1.5/11.5 = 0.13 (analisa sebagai pelat) Mutu beton f’c = 30 Mpa Mutu baja tulangan fy = 290 Mpa
Gambar 6.10 Gambar Pelat Persegi yang menumpu pada Kempat tepinya Lx = 5.1 m Ly = 11.5 m
6
7 5 4
ly 11 . 5 B = = = 2 . 25 > 2 ( pelat 1 arah ) lx 5 .1
3
7
9
M = 239.44 tm = 239.44.10 Nmm Direncanakan: tebal decking = 40 mm, diameter tulangan = 25 mm
8
2 1 0
1 .25 = 947.5 mm 2 dy = 1000 – 40 - 25 – 0,5x25 = 922.5 mm dx = 1000 – 40 –
1
20
Ns = 20.725 Qp = qp . Ap = (Np . k) Ap = (45.8 . 25) 0.19625 = 224.7 t Qs = qs . As = (Ns/3 + 1)As = (20.725/3+1)34.54 = 273.15 t Ql = Qp + Qs = 224.7 t + 273.15 t = 497.85 t Qu = QL/SF = QL/3 = 497.85/3 = 165.95 t N = Q/Qu = 3019.61/165.95 = 18.19 ≈ 18 tiang pancang. Jumlah Tiang pancang yang dipakai = 18 tiang pancang pada kedalaman 22 m 6.2.6.3 Kontrol tiang pancang abutment Beban maksimum tiang pancang :
Gambar 6.11 Momen terhadap titik A segment 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ea1 Ea2 Ea3 Ea4 Ea5
W (ton) X terhadap A 165.6 3.75 211.14 3.75 66.24 5.1 16.56 5.1 7.452 4.35 23.184 4 12.98063 3.312 144.9 6.6 13.8 5.1 48.3 5.1 59.4405 4.3 10.2 0.4 124.825 3.13 42.84 0.4 1.904 0.2667
Momen di A 621 791.775 337.824 84.456 32.4162 92.736 42.99183 956.34 70.38 246.33 255.59415 4.08 390.70225 17.136 0.5077968 3944.269227 tm
Tabel 6.5 Perhitungan momen di titik A abutment Menghitung gaya geser Wt = berat pilar = 41.28 t Gaya geser Total Arah Memanjang
My ∗ x max ∑ P Mx ∗ y max + + 2 n ∑ y ∑ x2 Data perencanaan tiang pancang n = 18 Σx2 = 2(6(2,75)2) = 90.75 Σy2= 2(3(0.952)+3(2.852)+ 3(4.752)) = 94.7625 Xmax = 2.75 m ; Ymax= 4.75 m Diameter = 0.5 m = 50 cm p max =
Gaya Geser Total Arah Melintang
Tegangan yang terjadi σ =
ΣM o ΣV 526.243 3944 .26 + = + = 6 .1+ 36 ,58 BL 1 / 6 B 2 L 7 .5 ∗ 11,5 1 / 6 ∗ 7 .5 2 ∗ 11,5
Gambar 6.12 Kelompok Tiang Pancang Daya Dukung Tiang Pancang Group QL (group) = QL(1tiang) x n x Ce = 165.95 x 18 x 1,33 = 3972.843 t Beban maksimum tiang pancang : Mx = Gaya geser Total Arah Memanjang x 7.8 = 14.86 x 7.8 = 115.9 t.m My = Gaya geser Total Arah Melintang x 7.8 = 14.86 x 7.8 = 115.9 t.m
σmax = 42.68 ton/m2 SF = qult = 23.027 = 0.539 < 3…..NOT OK σ max 42.68 perbaikan dengan tiang pancang 6.2.6.2 Perencanaan abutment
σt =
tiang
pancang
qult 23.027 = = 7.67t / m 2 SF 3
Tegangan yang tejadi σmax = 42.68 t/m2 Kebutuhan daya dukung tiang pancang = 42.68– 7.67 = 35.01 t/m2 Q = 35.01 (7.5 x 11,5) = 3019.61 t Digunakan metode “ LUCIANO DECOURT” Ql = Qp + Qs Perhitungan Ql untuk diameter = 0.5 m Ap = 0.25 x 3.14 x (0.5) = 0.19625m2 As = 3.14 x (0.5) x 22 =34.54 m2 k = 25 t/m2 = 245 kPa ( u/ lanau berpasir) Np = 45.8
p
=
max
=
Mx ∗ y max ∑ P + n ∑ y2
+
My ∗ x max ∑ x
2
(3019.61 ) 115 .9 ∗ 4 .75 115 .9 ∗ 2 ,75 + + = 177 .078 t 18 94 .7625 90 .75
Pmax x n < QL (Group) 177.078 x 18 < 3972.843 t 3187.404 t < 3972.843 t …OK!!! Jadi 18 Tiang Pancang dengan diameter 50 cm bisa digunakan.
21
6.3 Perencanaan Pilar 6.3.1 Umum
1 4
4
2
3
Gambar 6.15 Pembagian segmen pada pilar segmen γ(t/m3) t(m) l(m) 1 2.4 0.8 2 2 2.4 8.8 1 3 2.4 1.2 5.5 4 2.4 0.4 0.5
Gambar 6.13 Dimensi Pilar Jembatan 6.3.2 Pembebanan Pilar • Beban Mati Bangunan atas = 6 x 169.165 t = 1014.99 t Beban angin = 2 x 18.748 = 37.496 t + = 1052.486 t • Beban Rem Berdasarkan RSNI T-02-2005 ps.6.7 gambar 9 diperoleh untuk bentang 40 m, maka gaya rem yang terjadi sebesar 100 kN. • Beban Tumbukan Beban tumbukan dimisalkan sebuah batang kayu dengan massa 2 ton menumbuk dengan kecepatan aliran sungai. Perhitungannya sebagai berikut: (RSNI T-02-2005 ps.7.4.5)
Σ
•
0 , 65
(Fr )0 , 45
Fr =
1, 25 9 ,8 x 2
0 , 65
.(0 , 28 )
Yo Mo A x Yo 9.6 36.864 15.36 5.2 109.82 45.76 0.6 9.504 3.96 9 4.32 1.8 160.51 66.88
persamaan Σ A × Yo sehingga didapatkan ΣA
= 3.88 m dari titik O. • Perhitungan Gaya Gempa Berat total seluruh bangunan adalah berat struktur atas jembatan ditambah dengan 0,5 x berat pilar. a. Beban Mati • Total beban mati Total beban mati pada pilar adalah akumulasi beban mati pada perhitungan abutment dan pilar. • Beban mati pada pilar: 1052.486+474.72 = 1527.206 t • Beban mati pada abutment: 526.243+490.176 = 1016.419 t Total = 2543.625 t b. Beban Hidup • Beban beban terbagi rata (BTR) dari beban D • Beban garis (BGT) dari beban D • Beban Truk c. Beban Gempa Arah Memanjang • Beban Gempa (RSNI T-02-2005 ps.7.7.1) T’EQ = Kh . I . WT Dan Kh = C . S
= 0 , 28
1 St = 2 x 2 . 1 .5
W 3.84 21.12 15.84 0.48 41.28
Tabel 6.6: Perhitungan Berat Pilar dan Momen Titik berat abutment dan didapatkan dengan
• Gaya Seret (Hanyutan) TEF = 0,5 x CD x Vs2 x AD = 0,5 x 0,7 x 12 x 1.5 = 0.525 t • Perhitungan Scouring St a = 2 . d d v Fr = g .d
A 1.6 8.8 6.6 0.2 17.2
0 , 45
= 1,73 m Berat sendiri pilar
6.3.3 Penulangan Pilar 6.3.3.1 Penulangan Kaki Pilar
22
6.3.3.2 Penulangan dinding pilar Dimensi Poer : b (panjang poer) = 11.5 m t (tebal poer) = 1 Kontrol penampang : h/b ≥ 0.3 (adalah sebagai balok) h/b ≤ 0.3 (adalah sebagai pelat) 1 /11.5 = 0.087 (analisa sebagai pelat) Mutu beton f’c = 30 Mpa Mutu baja tulangan fy = 290 Mpa
Dimensi Poer : b (panjang poer) = 11.5 m t (tebal poer) = 1.2 m Kontrol penampang h/b ≥ 0.3 (adalah sebagai balok) h/b ≤ 0.3 (adalah sebagai pelat) 1.2/11.5 = 0.104 (analisa sebagai pelat) Mutu beton f’c = 30 Mpa Mutu baja tulangan fy = 290 Mpa
Gambar 6.17 Gambar Pelat Persegi yang menumpu pada Kempat tepinya Lx = 8 m Ly = 11.5 m
Gambar 6.16 Gambar Pelat Persegi yang menumpu pada Kempat tepinya
B=
Lx = 5.5 m Ly = 11.5 m
B=
ly 11.5 = = 2.09 > 2 lx 5.5
Beban yang dipakai untuk perhitungan penulangan pelat poer adalah : Wt = 1052.486+474.72 = 1527.206 t
(pelat 1 arah)
q=
Beban yang dipakai untuk perhitungan penulangan pelat poer adalah : M = 160.51 Direncanakan: tebal decking = 40 mm diameter tulangan = 25 mm dx = 1000 – 40 – (0.5x25) = 947.5 mm dy = 1000 – 40 - 25 – 0,5x25 = 922.5 mm b = 1000 mm
dx = 1000 – 40 – 1 . 25 = 947.5 mm 2
dy = 1000 – 40 - 25 – 0,5x25 = 922.5 mm b = 1000 mm ● Penulangan arah x - Tumpuan
ly 11.5 = = 2.09 ≈ 2,1 lx 5.5
160.51.10 Mn = = 1.78 N/mm2 2 2 b × dx 1000x947,5
φ
1 2 ×178×11.37 = 0.0063 1 − 1 − 11.37 290
As perlu =
, X =63
Mtx = - 0,001 q. lx2. X = - 0,001.16.59. 5.52. 63 = - 31.61 tm Mu = 31.61 tm = 31.61x107 Nmm 7 Mu 31.61 . 10 7 Mn = = = 39.51x10 Nmm
= 1 1 − 1 − 2 × Rn × m m fy =
Wt 1527 .106 = = 16.59t / m 2 Direncanakan: A 92
tebal decking = 40 mm, diameter tulangan = 25 mm
7
Rn =
ly 11.5 = = 1.43 < 2( pelat 2 arah ) lx 8
Rn=
0 ,8
Mn b × dx
2
7 = 3 9 . 51 x10
=0.44 N/mm2
1000 x 947 . 5 2 = 1 1 − 1 − 2 × Rn × m m fy = 1 1 − 1 − 2 × 0 . 44 × 11 . 37 11 . 37 290
b.d
= 0.0063. 1000 . 947,5 = 5969.25 mm2 1 1 As = xπxd 2 = xπx(25) 2 = 490.874mm 2 4 4 Jumlah tulangan yang dibutuhkan As perlu 5969.25 n= = = 12.16 ≈ 13 buah As 490.874 Jadi tulangan tumpuan arah x yang dipakai tulangan 13D25 ( As = 5969.25 mm2)
= 0.0015 As perlu =
b.d
= 0,0048 . 1000 . 947,= 4548 mm2
23
1 1 xπxd 2 = xπx(25) 2 = 490,874mm 2 4 4 Jumlah tulangan yang dibutuhkan
As=
Mn =
As perlu 4548 n = = = 9 . 27 ≈ 10 buah As 490 . 874
Rn=
Mn b × dx
=
- Lapangan
ly 11.5 = = 2.09 ≈ 2,1 lx 5.5
φ
As=
2
n =
=0.44 N/mm2
1000 x 947 . 5 2 = 1 1 − 1 − 2 × Rn × m m fy 1 2 × 0 . 44 × 11 . 37 = 1 − 1 − 11 . 37 290
6 . 275 . 10 7 = 0.07 N/mm2 1000 x 947 . 5 2
m
fy
1 11 . 37
2 × 0 . 07 × 11 . 37 1 − 1 − 290
1 1 xπxd 2 = xπx(25) 2 = 490,874mm 2 4 4
Jumlah tulangan yang dibutuhkan
0 ,8
7 = 3 9 . 51 x10
2
=
= 0.00024 As perlu = b.d = 0,0048 . 1000 . 947,5 = 4548 mm2
, X =63
Mtx = - 0,001 q. lx2. X = - 0,001.16.59. 5.52. 63 = - 31.61 tm Mu = 31.61 tm = 31.61x107 Nmm 7 Mu 31.61 . 10 7 Mn = = = 39.51x10 Nmm Mn b × dx
φ
5 .02 .10 7 = 6.275.107 Nmm 0 ,8
=
= 1 1 − 1 − 2 × Rn × m
Jadi tulangan tumpuan arah x yang dipakai tulangan D25 – 100 mm ( As = 4548 mm2)
Rn=
Mu
As perlu 4548 = = 9 . 26 ≈ 10 buah As 490 . 874
Jadi tulangan lapangan arah y yang dipakai tulangan D25 – 100 mm ( As = 4417.866 mm2) .Untuk lebih detailnya lihat gambar 6.19.
= 0.0015 As perlu = b.d = 0,0048 . 1000 . 947,5 = 4548 mm2 1 1 As= xπxd 2 = xπx(25) 2 = 490,874mm 2 4 4 Jumlah tulangan yang dibutuhkan n =
Gambar 6.19 Detail tulangan pelat arah y 6.3.4 Perencanaan pondasi pilar 6.3.4.1 Cek pondasi dangkal pilar • Daya dukung tanah qult = (1 – 0.2(B/L) γ B/2 Nγ + (1 + 0.2(B/L) C Nc + γ D Nq = (1-0.2(5.5/11,5) (1,4) (5.5/2) (3.3) + (1+0.2(5.5/11,5) (0,067) (14,4) + (1,4) (2) (6,14) = 11.49 + 1,05 + 17.192 = 29.732 ton/m2 • Menghitung momen terhadap titik O :
As perlu 4548 = = 9 . 27 ≈ 10 buah As 490 . 874
Jadi tulangan tumpuan arah x yang dipakai tulangan D25 – 100 mm ( As = 4548 mm2).Untuk lebih detailnya lihat gambar 6.18
1
Gambar 6.18 Detail tulangan pelat arah x
4
4
● Penulangan arah y - Lapangan
ly 11.5 = = 2.09 ≈ 2.1 , X =10 lx 5.5
2
Mlx = + 0,001 q. lx2. X = + 0,001.16.59. 5.52.10 = 5.02 tm Mu = 5.02 tm = 5.02x107 Nmm
3 A
Gambar 6.20 Momen terhadap titik A
24
segmen γ(t/m3) t(m) l(m) 1 2.4 0.8 2 2 2.4 8.8 1 3 2.4 1.2 5.5 4 2.4 0.4 0.5 Σ
A 1.6 8.8 6.6 0.2 17.2
W 3.84 21.12 15.84 0.48 41.28
Yo Mo 9.6 36.864 5.2 109.82 0.6 9.504 9 4.32 160.51
= 266.115 t Qu = QL/SF = QL/3 = 266.115/3 = 88.705 t N = Q/Qu = 1349.75/88.705 = 15.21 ≈ 16 tiang pancang. Jumlah Tiang pancang yang dipakai = 16 tiang pancang pada kedalaman 10 m
A x Yo 15.36 45.76 3.96 1.8 66.88
Tabel 6.7 Perhitungan momen di titik A pilar
6.3.4.3 Kontrol tiang pancang pilar
Menghitung gaya geser Wt = berat girder = 83.985 t Gaya geser Total Arah Memanjang
Gaya Geser Total Arah Melintang
Gambar 6.21 Kelompok Tiang Pancang pilar Tegangan yang terjadi :
Beban maksimum tiang pancang :
ΣM o ΣV 1527.206 412 .45 Mx = Gaya geser Total Arah Memanjang x 10 σ = + = + = 24 .14 + 7 .11 2 = x 10 BL 1 / 6 B L 5 .5 ∗ 11,5 1 / 6 ∗ 5 .5 2 ∗ 11,5
σmax = 31.25 ton/m2 SF =
= 302.3 t.m My = Gaya geser Total Arah Melintang x 10 x 10 = = 302.3 t.m
qult 29.732 = = 0.95 < 3....NOTOK σ max 31.25
perbaikan dengan tiang pancang
p
6.3.4.2 Perencanaan tiang pancang pilar
σt =
max
=
Mx ∗ y max ∑ P + n ∑ y2
+
My ∗ x max ∑ x
2
(1349.75 ) 302 . 3 ∗ 4 . 75 302 . 3 ∗ 1, 75 + + = 98 . 34 t 16 175 . 9875 90 . 75 Pmax x n < QL (Group) 98.35 x 16 < 1717.329 t 1573.6 t < 1717.329 t …OK Jadi 16 Tiang Pancang dengan diameter 50 cm bisa digunakan =
qult 29.732 = = 9.91t / m 2 SF 3
Tegangan yang tejadi σmax = 31.25 t/m2 Kebutuhan daya dukung tiang pancang = 31.25– 9.91 = 21.34t/m2 Q = 21.34 (5.5 x 11,5) = 1349.75 t digunakan metode “ LUCIANO DECOURT” Ql = Qp + Qs Qp = qp . Ap = (Np . k) Ap Qs = qs . As = (Ns/3 + 1)As Qu = QL/SF = QL/3 Perhitungan Ql untuk diameter = 0.5 m Ap = 0.25 x 3.14 x (0.5) = 0.19625m2 As = 3.14 x (0.5) x 10 = 15.7 m2 k = 25 t/m2 = 245 kPa (u/ lanau berpasir) Np = 36 Ns = 14.1 Qp = qp . Ap = (Np . k) Ap = (36 . 25) 0.19625 = 176.625 t Qs = qs . As = (Ns/3 + 1)As = (14.1/3+1)15.7 = 89.49 t Ql = Qp + Qs = 176.625 t + 89.49 t
BAB VII METODE PELAKSANAAN STRUKTUR UTAMA 7.1 Umum Pada bab ini akan dijelaskan mengenai tahapan-tahapan yang akan dilaksanakan dilapangan agar hasil dari perancangan jembatan ini sesuai dengan apa yang telah direncakan sebelumnya. Keberhasilan suatu rancangan adalah apabila rancangan tersebut dapat diterapkan dilapangan dengan metode pelaksanaan yang tepat. Untuk Tugas Akhir ini, akan dijelaskan mengenai tahap pelaksanaan struktur balok pratekan pracetak. Hal ini dilakukan agar hasil dilapangan nantinya akan tidak berbeda jauh dengan apa yang telah dirancang.
25
7.2 Metode pelaksanaan struktur utama
BAB VIII RINGKASAN dan SARAN
Pemasanga n Tul. geser Balok pratekan dicetak
Pengecoran balok pratekan Pemasanga n stell duct Jacking Fo =9206KN Gelagar diletakkan di atas bridge launching
Pengangkatan dengan 2 mobile crane
Pemasanga n Diafragma Pemasangan slabslab beton, Penulangan, Pengecoran pelat
Dilakukan pengecoran pada struktur Sekunder jembatan
8.1 Ringkasan Dari hasil perhitungan dan perencanaan jembatan akses tol Surabaya-Mojokerto dengan beton pratekan tipe I diperoleh hasil-hasil sebagai berikut : 1. Panjang total jembatan 80m dibagi menjadi 2 bentang masing-masing 40m+40m dengan lebar total jembatan 11.5 m (7m+2.5m+1m+1m). 2. Gelagar utama direncanakan sebanyak 6 buah dengan jarak as ke as 1.85m. 3. Concrete barrier dari beton dengan tulangan 14Ø16 dengan tinggi 1 m. 4. Pelat lantai kendaraan digunakan tebal 25 cm 5. Diafragma digunakan dimensi 165 x 127.5 x 20cm3. 6. Gelagar utama L=40m, Fo = 9206.89kN mengalami kehilangan prategang total sebesar 20.31% dengan jumlah strand 70 buah dipasang pada 4 tendon masing-masing terdapat 18 strand. 7. Lendutan total yang terjadi sebesar 1.05cm ( ) 8. Dimensi elastomer bearing pad 500x500x105 mm3 untuk abutmen, sedangkan untuk pilar berdimensi 600x600x105 mm3 9. Abutment direncanakan setinggi 7.8 m ditumpu pondasi tiang pancang Ø 50 cm sebanyak 18 tiang dengan kedalaman 22 m 10. Pilar direncanakan setinggi 10 m ditumpu pondasi tiang pancang Ø 50 cm sebanyak 16 tiang dengan kedalaman 10 m
DAFTAR PUSTAKA ASTM A-416 Badan Standarisasi Nasional. SNI T-12-2004 Perencanaan Struktur Beton Pada Jembatan Direktorat Jendral Binamarga, Departemen Pekerjaan Umum. Standar Pembebanan Untuk Jembatan (RSNI T-02-2005-jatan). Lin Ned, TY and Burn, NH.1989.Desain Struktur Beton Pratekan. Nawy, Edward G.2001. Beton Prategang
26
27
